KR100824662B1 - 작업기계의 유압구동장치 - Google Patents

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가부시키가이샤 고마쓰 세이사쿠쇼
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Abstract

작업조건의 변화에 따라 펌프 흡수마력을 최적으로 억제할 수 있고, 이것에 의해 연비저감을 도모할 수 있는 작업기계의 유압구동장치를 제공하는 것을 제1의 목적으로 하고, 이 제1의 목적을 근거로 하면서 펌프 흡수마력의 편차를 억제할 수 있는 작업기계의 유압구동장치를 제공하는 것을 제2의 목적으로 한다.
작업조건 판별부(41)에서 판별되는 작업조건이, 예를 들면 작업조건(a)에서 작업조건(b)로 변화되었을 때에, 엔진 제어장치(40a)에 의해 엔진 출력토크 특성라인(ELa)으로부터 엔진 출력토크 특성라인(ELb)으로 전환됨과 아울러, 유압펌프 제어장치(40b)에 의해 유압펌프 흡수토크 특성라인(PLa)으로부터 유압펌프 흡수토크 특성라인(PLb)으로 전환된다. 또, 엔진(17)의 출력이 최대로 되는 출력토크점(Ma, Mb)에 있어서, 엔진(17)의 출력토크와 유압펌프(18)의 흡수토크를 매칭시킨다.

Description

작업기계의 유압구동장치{HYDRAULIC DRIVE DEVICE FOR WORKING MACHINE}
본 발명은, 유압셔블 등의 작업기계에 탑재되어 바람직한 유압구동장치에 관한 것이다.
이 종류의 종래의 유압구동장치로서, 예를 들면 특허문헌1,2에서 제안되어 있는 것이 알려져 있다. 특허문헌1에 따른 유압구동장치에서는, 오퍼레이터가 선택한 작업모드에 적합한 엔진 출력토크 특성 및 유압펌프 흡수토크 특성을 각각 설정하도록 되어 있다. 한편, 특허문헌2에 따른 유압구동장치에서는, 조작레버의 특정한 조작상태를 검지함으로써 작업기 등이 특정한 조작상태에 있는 것을 검지하고, 작업기 등이 특정한 조작상태에 있을 때에 유압펌프의 흡수토크의 최대값을 그 조작상태에 맞춰서 소정값으로 설정하도록 되어 있다.
특허문헌1: 일본 특허공개 평2-38630호 공보
특허문헌2: 일본 특허공개 2002-295408호 공보
상기 특허문헌1에 따른 유압구동장치에 있어서, 오퍼레이터가 중굴착 모드를 선택했을 경우에는, 엔진은 전체 부하운전으로 되고, 도 11(a)에 있어서 기호 ELa의 라인으로 나타내어지는 엔진 출력토크 특성이 설정된다. 이 엔진 출력토크 특성라인(ELa)에 있어서는, 설정 엔진 회전수(NA)를 향해서 레귤레이션 라인(Ra)이 설 정됨과 아울러, 엔진 회전수(Na)에 있어서 엔진의 출력(마력)이 최대가 되도록 설정되어, 이 엔진 회전수(Na)에 있어서 엔진의 출력토크는 Ta로 된다(이하, 엔진 회전수(Na)와 엔진의 출력토크(Ta)에 의하여 특정되는 출력토크점을 「출력토크점 Ma」라고 한다). 또한 가변용량형 유압펌프(이하, 단지 「유압펌프」라고 한다.)의 토출유량 조정에 의해, 도 11(a)에 있어서 기호 PLa의 라인으로 나타내어지는 유압펌프 흡수토크 특성이 설정된다. 여기에서, 이 유압펌프 흡수토크 특성라인(PLa)은, 엔진 회전수를 변수로 하는 단조증가 함수가 되도록 된다. 그리고, 출력토크점(Ma)에 있어서 엔진의 출력토크와 유압펌프의 흡수토크가 일치(이하, 이러한 상태를 「매칭」이라고 한다.)되어, 출력토크점(Ma)에 있어서의 엔진 마력, 즉 엔진의 최대마력을 유압펌프가 흡수함으로써 중굴착 작업을 고효율로 행할 수 있도록 되어 있다. 이와 같이, 예를 들면 출력토크점(Ma)에 있어서의 엔진의 출력토크(Ta)와 엔진 회전수(Na)를 목표값으로 하고, 엔진의 목표 회전수와 실제 회전수의 편차를 연산하면서 유압펌프의 흡수토크를 증감시켜서, 출력토크점(Ma)에 있어서 엔진의 출력토크와 유압펌프의 흡수토크를 매칭시키는 제어방식을 「엔진 회전수 센싱 제어」라고 하고, 이미 공지의 기술이다.
또한 동 유압구동장치에 있어서, 오퍼레이터가 굴착 모드 혹은 정정 모드를 선택했을 경우에는, 엔진은 부분 부하운전으로 되고, 도 11(b)에 있어서 기호 ELc의 라인으로 나타내어지는 엔진 출력토크 특성이 설정된다. 이 엔진 출력토크 특성라인(ELc)에 있어서는, 설정 엔진 회전수(NC)를 향해서 레귤레이션 라인(Rc)이 설정된다. 또한 유압펌프의 토출유량 조정에 의해, 도 11(b)에 있어서 기호 PLc의 라 인으로 나타내어지는 유압펌프 흡수토크 특성이 설정되고, 유압펌프의 흡수토크는 엔진의 설정 엔진 회전수에 따라 엔진의 등마력에 따른 값으로 제어된다. 이러한 유압펌프의 흡수토크와 엔진의 출력토크의 매칭 방식을 「등마력 제어」라고 칭하고 있다. 도 11(b)의 경우에는, 엔진 회전수(Nc)와 그 엔진 회전수(Nc)에 대응하는 엔진의 출력토크(Tc)에 의하여 특정되는 출력토크점(Mc)에 있어서 엔진의 출력토크와 유압펌프의 흡수토크가 매칭된다(이하에 있어서, 출력토크점(Mc)을 「매칭점(Mc)」이라고 칭한다.). 이 경우, 설정 엔진 회전수(NA)일 때에 있어서의 매칭점(Mc')보다 연료소비율(g/kw·h)이 낮은 매칭점(Mc)에 있어서 엔진의 출력토크와 유압펌프의 흡수토크를 매칭시킬 수 있으므로, 같은 마력이면서 연료효율이 좋은 영역에서 엔진을 사용하도록 되어 있다.
한편, 상기 특허문헌2에 따른 유압구동장치에 있어서, 예를 들면 상술의 중굴착 모드가 선택되어 있는 상태에서, 조작레버가 특정한 조작상태에 있는 것이 검지되었을 경우에는, 유압펌프의 토출유량 조정에 의해, 도 11(c)에 있어서 기호 PLd의 라인으로 나타내어지는 유압펌프 흡수토크 특성이 설정되어, 유압펌프의 흡수토크가 일정하게 제어된다. 이러한 유압펌프의 흡수토크와 엔진의 출력토크의 매칭 방식을 「정(定)토크 제어」라고 칭하고 있다. 도 11(c)의 경우에는, 엔진 회전수(Nd)와 그 엔진 회전수(Nd)에 대응하는 엔진의 출력토크(Td)에 의하여 특정되는 출력토크점(Md)에 있어서 엔진의 출력토크와 유압펌프의 흡수토크가 매칭된다(이하에 있어서, 출력토크점(Md)을 「매칭점(Md)」이라고 칭한다.). 그리고, 작업기 등이 특정한 조작상태에 있을 때에 유압펌프의 흡수토크의 최대값을 그 조작상태에 맞춰서 매칭점(Md)에 설정함으로써, 작업에 필요하게 되는 유압펌프의 출력으로 제한하도록 되고, 이것에 의해 경부하 작업시의 연비 저감을 꾀하도록 되어 있다.
그런데, 유압셔블에 의해 행하여지는 작업에 있어서, 예를 들면 토사를 굴착하여 그 굴착된 토사를 버킷에 떠넣고, 붐을 올리면서 상부선회체를 선회시켜서 그 버킷 내의 토사를 덤프트럭에 실을 경우와, 토사의 짐싣기가 끝나서 다음 작업 사이클로 이행하기 위해서, 붐을 내리면서 선회할 경우에서는, 필요하게 되는 엔진 출력 및 펌프 출력이 대폭 다르다.
그러나, 상기 특허문헌1에 따른 유압구동장치에서는, 중굴착 모드가 선택되어 있는 도 11(a)에 나타나 있는 바와 같은 상태에서 상술의 일련의 작업이 행하여질 경우에, 그 일련의 작업 중에 시시각각 변화되는 작업 내용이나 조작레버의 조작량 등에 따라, 바꿔 말하면 작업조건의 변화에 따라, 엔진 출력 및 펌프 출력을 변화시킬 수 없기 때문에, 작업조건에 따라서는 쓸데 없는 에너지를 소비하게 된다라고 하는 문제점이 있다.
또한 상기 특허문헌2에 따른 유압구동장치에서는, 상술의 일련의 작업이 행하여질 경우에, 도 11(c)에 나타내는 바와 같이, 작업조건의 변화에 따라 펌프 출력을 제한함으로써 쓸데 없는 에너지 소비를 억제하도록 되어는 있지만, 그 일련의 작업 중에 있어서 엔진은 레귤레이션 라인(Ra) 상(엔진 회전수(NA∼Nd))의 범위에서 운전되게 되고, 항상 연료소비율이 나쁜 상태가 계속되어, 쓸데 없는 연료소비가 된다고 하는 문제점이 있다.
또한 도 11(b) 및 (c)에 있어서 각각 나타내는 바와 같이, 엔진의 출력토크와 유압펌프의 흡수토크를 레귤레이션 라인(Rc, Ra) 상의 매칭점(Mc, Md)에 있어서 매칭시키면, 유압펌프의 제조 상의 문제 등에 기인하는 유압펌프 흡수토크 특성의 편차(도면 중 2점쇄선으로 나타내어지는 라인 폭(ΔQ))에 비례해서 펌프 흡수마력(유압펌프가 엔진으로부터 흡수하는 마력)의 편차가 현저하게 드러나서 원하는 펌프 흡수마력을 얻을 수 없고, 작업성을 양호하게 유지할 수 없다고 하는 문제점이 있다.
본 발명은, 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 작업조건의 변화 에 따라 펌프 흡수마력을 최적으로 제어할 수 있고, 이것에 의해 연비 저감을 꾀할 수 있는 작업기계의 유압구동장치를 제공하는 것을 제1의 목적으로 하고, 이 제1의 목적을 근거로 하면서 펌프 흡수마력의 편차를 억제해서 작업성을 양호하게 유지할 수 있는 작업기계의 유압구동장치를 제공하는 것을 제2의 목적으로 하는 것이다.
상기 제1의 목적을 달성하기 위하여, 제1발명에 의한 작업기계의 유압구동장치는, 엔진과, 이 엔진에 의해 구동되는 유압펌프와, 이 유압펌프로부터 토출되는 압유에 의해 작동되는 유압액츄에이터를 구비하는 작업기계의 유압구동장치에 있어서, 작업조건을 판별하는 작업조건 판별수단과, 상기 엔진의 출력토크를 제어하는 엔진 제어수단과, 상기 유압펌프의 흡수토크를 제어하는 유압펌프 제어수단을 설치하고, 상기 작업조건 판별수단에서 판별되는 작업조건이 하나의 작업조건으로부터 다른 작업조건으로 변화되었을 때에, 상기 엔진 제어수단은 상기 엔진의 출력토크 특성을, 상기 하나의 작업조건에 따른 하나의 엔진 출력토크 특성으로부터 상기 다른 작업조건에 따른 다른 엔진 출력토크 특성으로 전환함과 아울러, 상기 유압펌프 제어수단은, 상기 유압펌프의 흡수토크 특성을, 상기 하나의 작업조건에 따른 하나의 유압펌프 흡수토크 특성으로부터 상기 다른 작업조건에 따른 다른 유압펌프 흡수토크 특성으로 전환하는 것을 특징으로 하는 것이다.
다음에, 상기 제2의 목적을 달성하기 위해서, 제2발명에 의한 작업기계의 유압구동장치는, 엔진과, 이 엔진에 의해 구동되는 유압펌프와, 이 유압펌프로부터 토출되는 압유에 의해 작동되는 유압액츄에이터를 구비하는 작업기계의 유압구동장치에 있어서, 작업조건을 판별하는 작업조건 판별수단과, 상기 엔진의 출력토크를 제어하는 엔진 제어수단과, 상기 유압펌프의 흡수토크를 제어하는 유압펌프 제어수단을 설치하고, 상기 작업조건 판별수단에서 판별되는 작업조건이 하나의 작업조건일 때에, 상기 엔진 제어수단은, 상기 엔진의 출력토크 특성이 상기 하나의 작업조건에 따른 하나의 엔진 출력토크 특성으로 되도록 상기 엔진의 출력토크를 제어함과 아울러, 상기 유압펌프 제어수단은, 상기 유압펌프의 흡수토크 특성이 상기 하나의 엔진 출력토크 특성이 설정되었을 때에 있어서의 상기 엔진의 출력이 최대가 되는 엔진 회전수 또는 그 근방의 엔진 회전수에 대응하는 상기 엔진의 출력토크와, 상기 유압펌프의 흡수토크를 일치시키는 하나의 유압펌프 흡수토크 특성으로 되도록 상기 유압펌프의 흡수토크를 제어하고, 상기 작업조건 판별수단에서 판별되는 작업조건이 상기 하나의 작업조건과는 상이한 다른 작업조건일 때에, 상기 엔진 제어수단은 상기 엔진의 출력토크 특성이 상기 다른 작업조건에 따른 다른 엔진 출력토크 특성으로 되도록 상기 엔진의 출력토크를 제어함과 아울러, 상기 유압펌프 제어수단은, 상기 유압펌프의 흡수토크 특성이, 상기 다른 엔진 출력토크 특성이 설정되었을 때에 있어서의 상기 엔진의 출력이 최대가 되는 엔진 회전수 또는 그 근방의 엔진 회전수에 대응하는 상기 엔진의 출력토크와, 상기 유압펌프의 흡수토크를 일치시키는 다른 유압펌프 흡수토크 특성으로 되도록 상기 유압펌프의 흡수토크를 제어하고, 상기 작업조건 판별수단에서 판별되는 작업조건이 상기 하나의 작업조건으로부터 상기 다른 작업조건으로 변화되었을 때에, 상기 엔진 제어수단은, 상기 엔진의 출력토크 특성을, 상기 하나의 엔진 출력토크 특성으로부터 상기 다른 엔진 출력토크 특성으로 전환함과 아울러, 상기 유압펌프 제어수단은, 상기 유압펌프의 흡수토크 특성을, 상기 하나의 유압펌프 흡수토크 특성으로부터 상기 다른 유압펌프 흡수토크 특성으로 전환하는 것을 특징으로 하는 것이다.
다음에, 상기 제2의 목적을 달성하기 위해서, 제3발명에 의한 작업기계의 유압구동장치는, 엔진과, 이 엔진에 의해 구동되는 유압펌프와, 이 유압펌프로부터 토출되는 압유에 의해 작동되는 유압액츄에이터를 구비하는 작업기계의 유압구동장치에 있어서, 작업조건을 판별하는 작업조건 판별수단과, 상기 엔진의 출력토크를 제어하는 엔진 제어수단과, 상기 유압펌프의 흡수토크를 제어하는 유압펌프 제어수단을 설치하고, 상기 작업조건 판별수단에서 판별되는 작업조건이 하나의 작업조건일 때에, 상기 엔진 제어수단은, 상기 엔진의 출력토크 특성이 상기 하나의 작업조건에 따른 하나의 엔진 출력토크 특성으로 되도록 상기 엔진의 출력토크를 제어함과 아울러, 상기 유압펌프 제어수단은, 상기 유압펌프의 흡수토크 특성이, 상기 하나의 엔진 출력토크 특성이 설정되었을 때에 있어서의 상기 엔진의 출력토크가 최대가 되는 엔진 회전수와 상기 엔진의 출력이 최대가 되는 엔진 회전수 사이의 소정의 엔진 회전수에 대응하는 상기 엔진의 출력토크와, 상기 유압펌프의 흡수토크를 일치시키고, 또한 엔진 회전수의 증감에 따라 상기 유압펌프의 흡수토크를 증감시키는 하나의 유압펌프 흡수토크 특성으로 되도록 상기 유압펌프의 흡수토크를 제어하고, 상기 작업조건 판별수단에서 판별되는 작업조건이 상기 하나의 작업조건과는 상이한 다른 작업조건일 때에, 상기 엔진 제어수단은, 상기 엔진의 출력토크 특성이 상기 다른 작업조건에 따른 다른 엔진 출력토크 특성으로 되도록 상기 엔진의 출력토크를 제어함과 아울러, 상기 유압펌프 제어수단은, 상기 유압펌프의 흡수토크 특성이, 상기 다른 엔진 출력토크 특성이 설정되었을 때에 있어서의 상기 엔진의 출력토크가 최대가 되는 엔진 회전수와 상기 엔진의 출력이 최대가 되는 엔진 회전수 사이의 소정의 엔진 회전수에 대응하는 상기 엔진의 출력토크와, 상기 유압펌프의 흡수토크를 일치시키고, 또한 엔진 회전수의 증감에 따라 상기 유압펌프의 흡수토크를 증감시키는 다른 유압펌프 흡수토크 특성으로 되도록 상기 유압펌프의 흡수토크를 제어하고, 상기 작업조건 판별수단에서 판별되는 작업조건이 상기 하나의 작업조건으로부터 상기 다른 작업조건으로 변화되었을 때에, 상기 엔진 제어수단은, 상기 엔진의 출력토크 특성을, 상기 하나의 엔진 출력토크 특성으로부터 상기 다른 엔진 출력토크 특성으로 전환함과 아울러, 상기 유압펌프 제어수단은, 상기 유압펌프의 흡수토크 특성을, 상기 하나의 유압펌프 흡수토크 특성으로부터 상기 다른 유압펌프 흡수토크 특성으로 전환하는 것을 특징으로 하는 것이다.
상기 각 발명에 있어서, 상기 작업조건 판별수단은, 상기 유압액츄에이터의 조작상태를 검지하는 조작상태 검지수단 및/또는 상기 유압펌프의 토출압을 검출하는 토출압 검출수단을 갖고, 상기 조작상태 검지수단에 의해 얻어지는 검지 결과 및/또는 상기 토출압 검출수단에 의해 얻어지는 검출 결과에 기초하여 작업조건을 판별하는 것이 바람직하다(제4발명).
상기 각 발명에 있어서, 상기 엔진 제어수단은, 상기 하나의 엔진 출력토크 특성으로부터 상기 다른 엔진 출력토크 특성으로 전환시에, 상기 하나의 엔진 출력토크 특성을 상기 다른 엔진 출력토크 특성에 근접시키도록 점차로 변화시킴과 아울러, 상기 유압펌프 제어수단은, 상기 하나의 유압펌프 흡수토크 특성으로부터 상기 다른 유압펌프 흡수토크 특성으로의 전환시에, 상기 하나의 유압펌프 흡수토크 특성을 상기 다른 유압펌프 흡수토크 특성에 근접시키도록 점차로 변화시키는 것이 바람직하다(제5발명).
(발명의 효과)
제1발명에 있어서는, 작업조건 판별수단에서 판별되는 작업조건이 하나의 작업조건으로부터 다른 작업조건으로 변화되었을 때에, 엔진 제어수단에 의해 엔진의 출력토크 특성이, 상기 하나의 작업조건에 따른 하나의 엔진 출력토크 특성으로부터 상기 다른 작업조건에 따른 다른 엔진 출력토크 특성으로 전환됨과 아울러, 유압펌프 제어수단에 의해 유압펌프의 흡수토크 특성이, 상기 하나의 작업조건에 따른 하나의 유압펌프 흡수토크 특성으로부터 상기 다른 작업조건에 따른 다른 유압펌프 흡수토크 특성으로 전환된다. 따라서, 유압펌프가 엔진으로부터 흡수하는 마력(이하, 「펌프 흡수마력」이라고 한다.)을 작업조건의 변화에 따라 최적으로 제어할 수 있고, 이것에 의해 쓸데 없는 연료소비를 없애서 연비의 저감을 꾀할 수 있다.
제2발명에 의하면, 제1발명과 같은 작용 효과를 얻을 수 있는 것은 말할 필요도 없다. 또한, 이 제2발명에 있어서는, 작업조건 판별수단에서 판별되는 작업조건이 하나의 작업조건일 때에, 상기 하나의 작업조건에 따른 하나의 엔진 출력토크 특성이 설정됨과 아울러, 이 하나의 엔진 출력토크 특성이 설정되었을 때에 있어서의 엔진의 출력(마력)이 최대가 되는 엔진 회전수 또는 그 근방의 엔진 회전수에 대응하는 엔진의 출력토크와, 유압펌프의 흡수토크를 일치시키는 하나의 유압펌프 흡수토크 특성이 설정되어, 유압펌프의 제조상의 문제 등에 기인해서 상기 하나의 유압펌프 흡수토크 특성이 불균일하다고 해도, 상기 하나의 엔진 출력토크 특성이 설정되었을 때에 있어서의 엔진의 최대 출력점 근방의 엔진 마력을 유압펌프가 항상 흡수하게 된다. 또한 작업조건 판별수단에서 판별되는 작업조건이 상기 하나의 작업조건과는 상이한 다른 작업조건일 때에, 상기 다른 작업조건에 따른 다른 엔진 출력토크 특성이 설정됨과 아울러, 이 다른 엔진 출력토크 특성이 설정되었을 때에 있어서의 엔진의 출력(마력)이 최대가 되는 엔진 회전수 또는 그 근방의 엔진 회전수에 대응하는 엔진의 출력토크와, 유압펌프의 흡수토크를 일치시키는 다른 유압펌프 흡수토크 특성이 설정되고, 유압펌프의 제조상의 문제 등에 기인해서 상기 다른 유압펌프 흡수토크 특성이 불균일하다고 해도, 상기 다른 엔진 출력토크 특성이 설정되었을 때에 있어서의 엔진의 최대 출력점 근방의 엔진 마력을 유압펌프가 항상 흡수하게 된다. 여기에서, 엔진의 최대 출력점 근방에 있어서의 엔진 마력의 변화의 정도와, 엔진의 속도조절영역에 있어서의 엔진 마력의 변화의 정도를 비교했을 경우, 전자의 최대 출력점 근방에 있어서의 엔진 마력의 변화의 정도 쪽이, 후자의 속도조절영역에 있어서의 엔진 마력의 변화의 정도보다 현저하게 작다. 따라서, 본 발명에 의하면, 하나의 작업조건 및 다른 작업조건 중 어디에 있어서나, 펌프 흡수마력의 편차를, 엔진의 속도조절영역에 있어서 엔진의 출력토크와 유압펌프의 흡수토크를 일치시키는 유압펌프 흡수토크 특성이 설정되어 있는 도 11(b)나 도 11(c)에 나타내어지는 종래 기술에 있어서의 펌프 흡수마력의 편차와 비교해서 현저하게 억제할 수 있고, 작업성을 양호하게 유지할 수 있다.
제3발명에 의하면, 제1발명과 같은 작용 효과를 얻을 수 있는 것은 말할 필요도 없다. 또한, 이 제3발명에 있어서는, 작업조건 판별수단에서 판별되는 작업조건이 하나의 작업조건일 때에, 상기 하나의 작업조건에 따른 하나의 엔진 출력토크 특성이 설정됨과 아울러, 이 하나의 엔진 출력토크 특성이 설정되었을 때에 있어서의 엔진의 출력토크가 최대가 되는 엔진 회전수와 엔진의 출력(마력)이 최대가 되는 엔진 회전수 사이의 소정의 엔진 회전수에 대응하는 엔진의 출력토크와, 유압펌프의 흡수토크를 일치시키는 하나의 유압펌프 흡수토크 특성이 설정되고, 또한 이 하나의 유압펌프 흡수토크 특성은 엔진 회전수의 증감에 따라 유압펌프의 흡수토크를 증감시키는 특성으로 된다. 따라서, 유압펌프의 제조상의 문제 등에 기인해서 상기 하나의 유압펌프 흡수토크 특성이 불균일하다고 해도, 유압펌프의 흡수토크의 편차가 현저하게 억제된다. 또한 작업조건 판별수단에서 판별되는 작업조건이 상기 하나의 작업조건과는 상이한 다른 작업조건일 때에, 상기 다른 작업조건에 따른 다른 엔진 출력토크 특성이 설정됨과 아울러, 이 다른 엔진 출력토크 특성이 설정되었을 때에 있어서의 엔진의 출력토크가 최대가 되는 엔진 회전수와 엔진의 출력(마력)이 최대가 되는 엔진 회전수 사이의 소정의 엔진 회전수에 대응하는 엔진의 출력토크와, 유압펌프의 흡수토크를 일치시키는 다른 유압펌프 흡수토크 특성이 설정되고, 또한 다른 유압펌프 흡수토크 특성은 엔진 회전수의 증감에 따라 유압펌프의 흡수토크를 증감시키는 특성으로 된다. 따라서, 유압펌프의 제조상의 문제 등에 기인해서 상기 다른 유압펌프 흡수토크 특성이 불균일하다고 해도, 유압펌프의 흡수토크의 편차가 현저하게 억제된다. 본 발명에 의하면, 하나의 작업조건 및 다른 작업조건 중 어디에 있어서나 유압펌프의 흡수토크의 편차가 현저하게 억제되고, 그 결과, 펌프 흡수마력의 편차를, 유압펌프 흡수토크 특성의 편차가 거의 그대로 유압펌프의 흡수토크의 편차로서 출현해 버리는 도 11(b)나 도 11(c)에 나타내어지는 종래기술에 있어서의 펌프 흡수마력의 편차와 비교해서 현저하게 억제할 수 있고, 작업성을 양호하게 유지할 수 있다.
제4발명의 구성을 채용함으로써, 시시각각 변화되는 작업조건을 용이하고 또한 확실하게 판별할 수 있다.
제5발명에 의하면, 하나의 엔진 출력토크 특성으로부터 다른 엔진 출력토크 특성으로의 전환이 점차로 행하여짐과 아울러, 하나의 유압펌프 흡수토크 특성으로부터 다른 유압펌프 흡수토크 특성으로의 전환이 점차로 행하여지므로, 엔진 회전수의 급격한 변화나, 유압액츄에이터 등에 가하여지는 충격 등을 완화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시형태에 따른 유압셔블의 측면도이다.
도 2는 제1실시형태에 있어서의 유압구동장치의 전체 개략 시스템 구성도이다.
도 3은 제1실시형태에 있어서의 엔진·유압펌프 제어장치의 기능 블럭도이다.
도 4는 작업조건의 판별의 처리 순서를 나타내는 흐름도이다.
도 5는 제1실시형태에 있어서의 엔진의 출력토크와 유압펌프의 흡수토크의 관계를 나타내는 특성 선도이다.
도 6은 일작업예에 있어서의 각종 지령값의 타임차트이다.
도 7은 제1실시형태에 있어서의 펌프 흡수마력의 편차의 억제 효과를 설명하는 도면이다.
도 8은 파셜 스로틀(partial throttle) 설정시에 있어서의 엔진의 출력토크와 유압펌프의 흡수토크의 관계를 나타내는 특성 선도이다.
도 9는 제2실시형태에 있어서의 엔진의 출력토크와 유압펌프의 흡수토크의 관계를 나타내는 특성 선도이다.
도 10은 제2실시형태에 있어서의 펌프 흡수마력의 편차의 억제 효과를 설명하는 도면이다.
도 11은 종래기술의 설명도이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
1 : 유압셔블 17 : 엔진
18 : 유압펌프 20 : 유압액츄에이터
21 : 연료분사장치 22 : 엔진 컨트롤러
24 : 펌프 컨트롤러 25 : 회전수 센서
28 : 전자비례 제어밸브 29 : 압력센서(토출압 검출수단)
37 : 유압 스위치(조작상태 검지수단)
38 : 포텐셔미터(조작상태 검지수단)
39 : 모니터 패널 40 : 엔진·유압펌프 제어장치
40a : 엔진 제어장치 40b : 유압펌프 제어장치
41 : 작업조건 판별부 42 : 펌프 흡수토크 지령 제어부
43 : 제어전류 지령 제어부 44 : 스로틀 지령 제어부
ELa, ELa', ELb, ELb' : 엔진 출력토크 특성라인
PLa, PLa', PLb, PLb' : 유압펌프 흡수토크 특성라인
PLe, PLg : 유압펌프 흡수토크 특성라인
WLa : 엔진출력 특성라인
다음에 본 발명에 의한 작업기계의 유압구동장치의 구체적인 실시형태에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다. 또, 이하의 각 실시형태는, 작업기계로서 유압셔블에 본 발명이 적용된 예이다.
[제1실시형태]
도 1에는, 본 발명의 제1실시형태에 따른 유압셔블의 측면도가 나타내어져 있다. 또한 도 2에는, 제1실시형태에 있어서의 유압구동장치의 전체 개략 시스템 구성도가 나타내어져 있다. 또한 도 3에는, 제1실시형태에 있어서의 엔진·유압펌프 제어장치의 기능 블럭도가 나타내어져 있다.
본 실시형태의 유압셔블(1)은, 도 1에 나타내어지는 바와 같이, 주행용 유압모터(2a)에 의해 구동되는 주행장치(2b)를 구비해서 아루어지는 하부주행체(2)와, 선회용 유압모터(3a)에 의해 구동되는 선회장치(3)와, 이 선회장치(3)를 통해서 상기 하부주행체(2) 상에 배치되는 상부선회체(4)와, 이 상부선회체(4)의 앞부분 중앙위치에 부착되는 작업기(5)와, 그 상부선회체(4)의 앞부분 좌측 위치에 설치되는 운전실(6)을 구비해서 구성되어 있다. 여기에서, 상기 작업기(5)는 상부선회체(4)측으로부터 순차적으로 붐(7), 암(8) 및 버킷(9)이 각각 회동 가능하게 연결되어서 이루어지고, 이들 붐(7), 암(8) 및 버킷(9)의 각각에 대응하도록 유압실린더(붐 실린더(10), 암 실린더(11) 및 버킷 실린더(12))가 배치되어 있다. 또한 상기 운전실(6)에 있어서의 운전석(도시생략)의 양측에는, 상부선회체(4)의 선회동작 및 작업기(5)의 굴곡기복 동작을 조작하는 작업기 조작레버(13, 14)(도 2 참조)가 배치됨과 아울러, 동 운전석의 전방에는, 하부주행체(2)의 주행동작을 조작하는 한쌍의 주행 조작레버(15, 15)(도 2참조)가 배치되어 있다.
이 유압셔블(1)에는, 도 2에 나타내어지는 바와 같은 유압회로(16)가 조성되어 있다. 이 유압회로(16)는 엔진(17)에 의해 구동되는 유압펌프(18)로부터 토출되는 작동 압유를 조작밸브(19)를 통해서 유압액츄에이터(20)(붐 실린더(10), 암 실린더(11), 버킷 실린더(12), 주행용 유압모터(2a), 선회용 유압모터(3a))에 공급/ 배출하도록 구성되어 있다. 그리고, 이 유압회로(16)의 작동에 의해, 상기 작업기(5)의 굴곡기복 동작, 상부선회체(4)의 선회동작, 및 하부주행체(2)의 주행동작이 각각 행하여지게 되어 있다.
상기 엔진(17)은 디젤식의 엔진이며, 이 엔진(17)에는, 축압(커먼레일)식의 연료분사장치(21)가 부설되어 있다. 이 연료분사장치(21)는 그 자체 공지의 것으로서, 도시에 의한 상세 설명은 생략하지만, 연료압송 펌프에 의해 커먼레일실에 연료를 축압하고, 전자밸브의 개폐에 의해 인젝터로부터 연료를 분사하는 방식의 것이며, 엔진 컨트롤러(22)로부터 상기 전자밸브에의 구동신호에 의해 연료분사 특성이 결정되어, 엔진(17)의 저속 영역으로부터 고속 영역까지 임의의 분사 특성을 얻을 수 있게 되어 있다. 본 실시형태에서는 연료분사장치(21), 엔진 컨트롤러(22) 및 각종 센서류를 포함하는 기기로 소위 전자제어 분사 시스템이 구축되어 있고, 이러한 전자제어 분사 시스템에서는, 목표 분사 특성을 디지털값으로서 맵화함으로써 도 3의 엔진 컨트롤러(22)에 있어서의 약도로 나타내는 바와 같은 엔진 출력토크 특성을 얻을 수 있게 되어 있다. 여기에서, 엔진(17)의 스로틀량을 설정하기 위해서 연료 다이알(23)이 설치되고, 이 연료 다이알(23)에 부설되는 포텐셔미터(23a)로부터의 스로틀 신호(이하, 「제1스로틀 신호」라고 한다.)가 펌프 컨트롤러(24)에 입력되게 되어 있다. 또한 엔진(17)의 실회전수는 회전수 센서(25)에서 검출되고, 그 검출신호는 엔진 컨트롤러(22) 및 펌프 컨트롤러(24)에 각각 입력되게 되어 있다.
상기 유압펌프(18)는 가변용량형의 유압펌프이며, 이 유압펌프(18)에는, 전 기·유압 서보기구(26)가 부설되어 있다. 이 전기·유압 서보기구(26)는, 유압펌프(18)로부터 토출되는 압유를 이용해서 그 유압펌프(18)의 경사판(18a)의 경전각을 조정하는 레귤레이터(27)와, 펌프 컨트롤러(24)로부터의 제어 전류에 기초해서 그 레귤레이터(27)를 제어하는 전자비례 제어밸브(28)를 구비해서 구성되어 있다. 여기에서, 펌프 컨트롤러(24)에서는, 상술의 연료 다이알(23)에 부설된 포텐셔미터(23a)로부터의 제1스로틀 신호 및 후술하는 모니터 패널(39)로부터의 작업모드 지령신호에 의해 설정된 설정 엔진 회전수를 판독하고, 또한 회전수 센서(25)로부터의 실제 엔진 회전수 신호에 의해 실제 엔진 회전수를 판독하여, 양 엔진 회전수의 편차에 따라 유압펌프(18)의 흡수토크를 증감하기 위해서, 유압펌프(18)의 경사판(18a)의 경전각을 제어하는 제어 전류값을 상기 전자비례 제어밸브(28)에 출력한다. 또한 유압펌프(18)의 토출압력을 검출하는 압력센서(29)가 설치되고, 이 압력센서(29)로부터의 펌프 토출압 신호는 펌프 컨트롤러(24)에 입력된다.
상기 조작밸브(19)는, 상기 유압액츄에이터(20)(주행용 유압모터(2a), 선회용 유압모터(3a), 붐 실린더(10), 암 실린더(11), 버킷 실린더(12))에 대응해서 설치되는 유압 파일롯 조작식의 방향제어밸브(30, ‥, 30)의 집합체이며, 후술하는 각 감압밸브(33, 34, 36)로부터 출력되는 파일롯 압유의 상기 각 방향제어밸브(30)에의 공급에 의해 소정의 유로 전환동작이 행해지게 되어 있다.
상기 작업기 조작레버(13, 14)에는, 각종 레버 조작에 대응하는 각종 조작 지령을 출력하는 조작부(31, 32)를 통해서 감압밸브(33, 34)가 부설되어 있다. 한편, 상기 주행 조작레버(15, 15)에도 마찬가지로, 각종 레버 조작에 대응하는 각종 조작 지령을 출력하는 조작부(35)를 통해서 감압밸브(36)가 부설되어 있다. 각 감압밸브(33, 34, 36)에는, 도시생략되는 파일롯 펌프로부터의 파일롯 압유가 공급되게 되어 있고, 각 감압밸브(33, 34, 36)는 공급된 파일롯 압유를 각종 조작지령에 기초하여 압력조절하고, 그 압력조절된 파일롯 압유를 조작밸브(19)를 향해서 출력한다. 그리고, 각 감압밸브(33, 34, 36)로부터 출력된 파일롯 압유는 상기 조작밸브(19)에 있어서의 소정의 파일롯 압유 입력포트에 입력되고, 이것에 의해 소정의 유로 전환동작이 행하여진다. 이와 같이 해서, 작업기 조작레버(13, 14)의 소정의 조작으로 상부선회체(4)의 선회동작과 작업기(5)의 굴곡기복 동작이 행하여지게 됨과 아울러, 주행 조작레버(15, 15)의 소정의 조작으로 하부주행체(2)의 주행동작이 행하여지게 되어 있다. 또한 작업기 조작레버(13, 14) 및 주행 조작레버(15, 15)의 각각의 조작상태를 나타내는 조작신호는, 각 감압밸브(33, 34, 36)에 부설되는 유압 스위치(37, …, 37)를 통해서 펌프 컨트롤러(24)에 입력되게 되어 있다. 본 실시형태에 있어서 그들 조작레버(13, 14, 15, 15)의 소정의 조작으로 펌프 컨트롤러(24)에 입력되는 조작신호는, 이하에 서술하는 합계 12종류이다.
(1) 상부선회체(4)의 우선회동작에 대응하는 우선회 조작신호
(2) 상부선회체(4)의 좌선회동작에 대응하는 좌선회 조작신호
(3) 붐(7)의 상승 동작에 대응하는 붐상승 조작신호
(4) 붐(7)의 하강 동작에 대응하는 붐하강 조작신호
(5) 암(8)을 전방으로 보내는 동작에 대응하는 암 덤프 조작신호
(6) 암(8)을 앞쪽으로 끌어들이는 동작에 대응하는 암 굴착 조작신호
(7) 버킷(9)을 전방으로 보내는 동작에 대응하는 버킷 덤프 조작신호
(8) 버킷(9)을 앞쪽으로 끌어들이는 동작에 대응하는 버킷 굴착 조작신호
(9) 하부주행체(2)의 우측 전진주행 동작에 대응하는 우측 전진주행 조작신호
(10) 하부주행체(2)의 우측 후진주행 동작에 대응하는 우측 후진주행 조작신호
(11) 하부주행체(2)의 좌측 전진주행 동작에 대응하는 좌측 전진주행 조작신호
(12) 하부주행체(2)의 좌측 후진주행 동작에 대응하는 좌측 후진주행 조작신호
상기 조작부(31)에는, 작업기 조작레버(13)의 각종 레버 조작 중 암 덤프 조작, 암 굴착 조작, 버킷 덤프 조작 및 버킷 굴착 조작의 각각의 조작량을 전기신호로 바꾸어 암 덤프 조작량 신호, 암 굴착 조작량 신호, 버킷 덤프 조작량 신호 및 버킷 굴착 조작량 신호로서 출력하는 포텐셔미터(38)가 부설되고, 이 포텐셔미터(38)로부터의 각종 조작량 신호가 펌프 컨트롤러(24)에 입력되게 되어 있다.
상기 운전실(6)에는, 복수의 작업모드 중에서 오퍼레이터가 원하는 작업모드를 선택하기 위한 설정기로서 기능하는 모니터 패널(39)이 설치되어 있다. 본 실시형태에서는 설명의 형편상, 중굴착 모드 및 이코노미 모드의 2종류의 작업모드가 선택 가능하게 되어 있는 것으로 한다.
본 실시형태의 유압구동장치에는, 주로, 엔진 컨트롤러(22), 펌프 컨트롤 러(24), 각종 센서 및 각종 설정기에 의해 구성되는 엔진·유압펌프 제어장치(40)가 설치되어 있다. 이 엔진·유압펌프 제어장치(40)에 대해서, 도 3의 기능 블럭도 를 이용하여 이하에 상세하게 설명하는 것으로 한다.
상기 펌프 컨트롤러(24)는, 작업조건 판별부(본 발명에 있어서의 「작업조건 판별수단」에 상당한다.)(41)와, 펌프 흡수토크 지령 제어부(42)와, 제어전류 지령 제어부(43)와, 스로틀 지령 제어부(44)를 구비해서 구성되어 있다.
상기 작업조건 판별부(41)에는, 연료 다이알(23)에 부설된 포텐셔미터(23a)로부터의 제1스로틀 신호 및 모니터 패널(39)로부터의 작업모드 지령신호가 후술하는 스로틀 지령 제어부(44)를 통해서 각각 입력되게 되어 있다. 또한, 이 작업조건 판별부(41)에는, 각 유압 스위치(37)로부터의 각종 조작신호와, 조작부(31)에 부설된 포텐셔미터(38)로부터의 각종 조작량 신호와, 압력센서(29)로부터의 펌프 토출압 신호가 입력되게 되어 있다. 이 작업조건 판별부(41)에 있어서는, 그들 입력신호에 기초해서 현재의 작업조건을 판별하고, 그 판별결과를 작업조건 신호(「a」/「b」)로서 펌프 흡수토크 지령 제어부(42) 및 후술하는 스로틀 지령 제어부(44)를 향해서 각각 출력하도록 되어 있다. 또, 이 작업조건 판별부(41)에 의한 작업조건의 판별에 이르기까지의 처리 순서에 대해서는 뒤에 상세하게 설명한다.
상기 펌프 흡수토크 지령 제어부(42)에는, 회전수 센서(25)로부터의 실제 엔진 회전수 신호와, 상기 작업조건 판별부(41)로부터의 작업조건 신호 및 제1스로틀 신호가 입력되게 되어 있다. 또한 이 펌프 흡수토크 지령 제어부(42)에는, 작업조건이나 작업모드에 기초하여 설정되는 복수의 유압펌프 흡수토크 특성이 맵화되어 서 기억되어 있다. 각 유압펌프 흡수토크 특성은, 유압펌프(18)가 엔진(17)으로부터 흡수하는 토크(이하, 단지 「흡수토크」라고 한다.)와 엔진 회전수를 관계시켜서 이루어지는 것이다. 본 실시형태에 있어서는, 작업조건(a)이나 중굴착 모드에 대응해서 도면 중 기호 PLa의 라인으로 나타내어지는 유압펌프 흡수토크 특성이 설정됨과 아울러, 작업조건(b)나 이코노미 모드에 대응해서 도면 중 기호 PLb의 라인으로 나타내어지는 유압펌프 흡수토크 특성이 설정되어 있다. 또, 작업조건이나 작업모드에 기초하여 보다 많은 유압펌프 흡수토크 특성을 설정하도록 해도 좋다.
이 펌프 흡수토크 지령 제어부(42)에 있어서는, 작업조건 신호나 작업모드 지령신호에 기초하여 선택되는 유압펌프 흡수토크 특성라인과 회전수 센서(25)로부터의 실제 엔진 회전수 신호에 기초하여 결정되는 펌프 흡수토크 지령값을 출력하도록 되어 있다. 지금, 예를 들면 작업조건 판별부(41)에 의해 판별되는 작업조건이 작업조건(a)이고, 실제 엔진 회전수가 Na일 때에는, 유압펌프 흡수토크 특성라인(PLa)이 선택됨과 아울러, 엔진 회전수(Na)에 대응하는 펌프 흡수토크값(Ta)이 펌프 흡수토크 지령값으로서 출력된다. 또한 작업조건 판별부(41)에 의해 판별되는 작업조건이 작업조건(b)이고, 실제 엔진 회전수가 Nb일 때에는, 유압펌프 흡수토크 특성라인(PLb)이 선택됨과 동시에, 엔진 회전수(Nb)에 대응하는 펌프 흡수토크값(Tb)이 펌프 흡수토크 지령값으로서 출력된다.
상기 제어전류 지령 제어부(43)에는, 상기 펌프 흡수토크 지령 제어부(42)로부터의 펌프 흡수토크 지령값이 입력되게 되어 있다. 또한 이 제어전류 지령 제어부(43)에는, 펌프 흡수토크 지령값에 대응하는 상기 전자비례 제어밸브(28)에의 제 어 전류값이 기억되어 있다. 그리고, 이 제어전류 지령 제어부(43)에 있어서는, 펌프 흡수토크 지령 제어부(42)로부터의 펌프 흡수토크 지령값에 기초하여 결정되는 제어 전류값을 전자비례 제어밸브(28)를 향해서 출력하도록 되어 있다. 지금, 예를 들면 펌프 흡수토크 지령 제어부(42)로부터의 펌프 흡수토크 지령값이 Ta일 때에는, 그 펌프 흡수토크 지령값(Ta)에 대응하는 제어 전류값(Ia)이 전자비례 제어밸브(28)를 향해서 출력된다. 또한 펌프 흡수토크 지령 제어부(42)로부터의 펌프 흡수토크 지령값이 Tb일 때에는, 그 펌프 흡수토크 지령값(Tb)에 대응하는 제어 전류값(Ib)이 전자비례 제어밸브(28)를 향해서 출력된다. 여기에서, 이 제어전류 지령 제어부(43)는 모듈레이션 기능을 갖고 있어, 제어 전류값을 Ia로부터 Ib로 전환할 때에는 소정 시간{ΔtB(=t6-t5)}의 사이에 있어서 전류값을 점증(漸增)하고, 제어 전류값을 Ib으로부터 Ia로 전환할 때에는 소정 시간{ΔtA(=t4-t3)}의 사이에 있어서 전류값을 점감(漸減)하도록 되어 있다(도 6 참조). 또, 본 실시형태에서는 ΔtA>ΔtB이다.
상기 스로틀 지령 제어부(44)에는, 모니터 패널(39)로부터의 작업모드 지령신호와, 연료 다이알(23)에 부설된 포텐셔미터(23a)로부터의 제1스로틀 신호와, 작업조건 판별부(41)로부터의 작업조건 신호가 입력되게 되어 있다. 이 스로틀 지령 제어부(44)에 있어서는, 그들 입력신호에 기초하여 제2스로틀 신호를 결정하고, 결정된 제2스로틀 신호를 엔진 컨트롤러(22)를 향해서 출력하도록 되어 있다. 지금, 연료 다이알(23)이 최대위치(FULL 위치)에 셋트되어 있는 상태에서는, 설정 엔진 회전수로서 NA를 나타내는 크기의 제1스로틀 신호「Thr(100%)」가 스로틀 지령 제어부(44)에 입력된다. 이 상태에 있어서, 스로틀 지령 제어부(44)에 입력되는 작업모드 지령신호가 중굴착 모드 지령신호 「A」일 경우에는, 설정 엔진 회전수로서 NA를 나타내는 크기의 제2스로틀 신호 「NA」가 스로틀 지령 제어부(44)로부터 엔진 컨트롤러(22)를 향해서 출력된다. 또한 연료 다이알(23)의 셋트 위치가 같은 상태에 있어서, 스로틀 지령 제어부(44)에 입력되는 작업모드 지령신호가 이코노미 모드 지령신호 「B」일 경우에는, 설정 엔진 회전수로서 NB(NB<NA)를 나타내는 크기의 제2스로틀 신호 「NB」가 스로틀 지령 제어부(44)로부터 엔진 컨트롤러(22)를 향해서 출력된다.
또한, 스로틀 지령 제어부(44)에 대하여 제1스로틀 신호 「Thr(100%)」, 중굴착 모드 지령신호 「A」 및 작업조건 신호 「a」가 각각 입력되었을 경우에는, 제2스로틀 신호 「NA」가 스로틀 지령 제어부(44)로부터 엔진 컨트롤러(22)를 향해서 출력된다. 또한 스로틀 지령 제어부(44)에 대하여 제1스로틀 신호 「Thr(100%)」, 중굴착 모드 지령신호 「A」 및 작업조건 신호 「b」가 각각 입력되었을 경우에는, 제2스로틀 신호 「NB」가 스로틀 지령 제어부(44)로부터 엔진 컨트롤러(22)를 향해서 출력된다. 또한 스로틀 지령 제어부(44)에 대하여 제1스로틀 신호 「Thr(100%)」, 이코노미 모드 지령신호 「B」 및 작업조건 신호 「a」가 각각 입력된 경우에는, 제2스로틀 신호 「NA」가 스로틀 지령 제어부(44)로부터 엔진 컨트롤러(22)를 향해 서 출력된다. 또한 스로틀 지령 제어부(44)에 대하여 제1스로틀 신호 「Thr(100%)」, 이코노미 모드 지령신호 「B」 및 작업조건 신호 「b」가 각각 입력되었을 경우에는, 제2스로틀 신호 「NB」가 스로틀 지령 제어부(44)로부터 엔진 컨트롤러(22)를 향해서 출력된다.
여기에서, 이 스로틀 지령 제어부(44)는 모듈레이션 기능을 갖고 있고, 제2스로틀 신호를 「NA」부터 「NB」로 전환될 때에는 소정 시간{ΔtB(=t6-t5)}의 사이에 있어서 제2스로틀 신호를 점감하고, 제2스로틀 신호를 「NB」부터 「NA」로 전환할 때에는 소정 시간{ΔtA(=t4-t3)}의 사이에 있어서 제2스로틀 신호를 점증하도록 되어 있다(도 6 참조).
상기 엔진 컨트롤러(22)에는, 스로틀 지령 제어부(44)로부터의 제2스로틀 지령신호가 입력되게 되어 있다. 또한 이 엔진 컨트롤러(22)에는, 엔진 회전수의 전역에 있어서 출력토크 수준이 다른 복수의 엔진 출력토크 특성이 맵화되어서 기억되어 있다. 본 실시형태에 있어서는, 제2스로틀 지령신호 「NA」에 대응하여, 레귤레이션 라인(Ra)을 갖는 도면 중 기호 ELa의 라인으로 나타내어지는 엔진 출력토크 특성이 설정되고, 제2스로틀 지령신호 「NB」에 대응하여, 레귤레이션 라인(Rb)을 갖는 도면 중 기호 ELb의 라인으로 나타내어지는 엔진 출력토크 특성이 설정된다. 그리고, 이 엔진 컨트롤러(22)에 있어서는, 각 엔진 출력토크 특성맵에 근거해 실제로 엔진 회전수 신호와 연료분사 특성맵(도시생략)을 참조함으로써 연료분사량을 구하고, 구해진 연료분사량을 만족하는 구동신호 「FF」를 연료분사장치(21)를 향 해서 출력하도록 되어 있다. 또, 작업조건이나 작업모드에 기초하여 보다 많은 엔진 출력토크 특성을 설정하도록 해도 좋다.
또, 여기에서, 스로틀 지령 제어부(44), 엔진 컨트롤러(22) 및 연료분사장치(21)를 포함해서 이루어지는 엔진 제어장치(40a)가, 본 발명에 있어서의 「엔진 제어수단」에 상당한다. 또한 펌프 흡수토크 지령 제어부(42), 제어전류 지령 제어부(43) 및 전자비례 제어밸브(28)를 포함해서 이루어지는 유압펌프 제어장치(40b)가, 본 발명에 있어서의 「유압펌프 제어수단」에 상당한다.
다음에 상기 작업조건 판별부(41)에 의한 작업조건의 판별의 처리 순서에 대해서 도 4의 플로우챠트를 이용하여 이하에 설명한다. 또, 도면 중 기호 「S」는 스텝을 나타낸다.
S1∼S6: 작업기 조작레버(13, 14) 및 주행 조작레버(15, 15)가 중립상태인지의 여부를 판단한다(S1). 작업기 조작레버(13, 14) 및 주행 조작레버(15, 15)가 중립상태일 경우에는, 작업조건(b)라고 판정한다(S2). 작업기 조작레버(13, 14) 및 주행 조작레버(15, 15)가 중립상태가 아니다고 판단했을 경우에는, 주행조작이 행해지고 있는지의 여부를 판단한다(S3). 주행조작이 행해지고 있다고 판단했을 경우에는, 작업조건(a)라고 판정한다(S4). 주행조작이 행해지고 있지 않다고 판단했을 경우에는, 작업모드가 중굴착 모드인지의 여부를 판단한다(S5). 작업모드가 중굴착 모드일 경우에는, 작업조건(a)라고 판정한다(S4). 작업모드가 중굴착 모드가 아닐 경우, 즉 작업모드가 이코노미 모드일 경우에는, 상부선회체(4)의 선회 조작이 행해지고 있는지의 여부를 판단한다(S6).
S7∼S8: 상기 스텝S6에 있어서, 상부선회체(4)의 선회 조작이 행하여지지 않고 있다고 판단했을 경우에는, 암(8) 및 버킷(9)이 조작되고 있는지의 여부를 판단한다(S7). 암(8) 및 버킷(9)이 조작되고 있지 않다고 판단했을 경우에는, 작업조건(b)라고 판정한다(S2). 암(8) 및 버킷(9)이 조작되어 있을 경우에는, 유압펌프(18)의 토출압력(부하압력)(P)이 소정 압력(Pr)이상이고, 또한 암(8) 및 버킷(9)의 조작에 관계되는 레버 조작의 조작량(S)이 소정량(Sr)이상인지의 여부를 판단한다(S8). P≥Pr이고, 또한 S≥Sr일 경우에는, 작업조건(a)라고 판정한다(S4). P<Pr 이고, 또한 S<Sr일 경우에는 작업조건(b)라고 판정한다(S2).
S9∼S10: 상기 스텝S6에 있어서, 상부선회체(4)의 선회 조작이 행해지고 있다고 판단했을 경우에는, 붐(7)의 하강 조작이 행해지고 있는지의 여부를 판단한다(S9). 붐(7)의 하강 조작이 행해지고 있을 경우에는, 작업조건(b)라고 판정한다(S2). 붐(7)의 하강 조작이 행하여지지 않고 있을 경우에는, 붐(7)의 상승 조작이 행해지고 있는지의 여부를 판단한다(S10). 붐(7)의 상승 조작이 행해지고 있지 않은 경우에는 작업조건(b)라고 판정한다(S2). 붐(7)의 상승 조작이 행해지고 있을 경우에는 작업조건(a)라고 판정한다(S4).
다음에 본 실시형태에 있어서의 유압구동장치의 작동에 대해서, 유압셔블(1)에 의한 일작업례에 기초하여 도 5 및 도 6을 참조하면서 이하에 설명하는 것으로 한다. 여기에서, 도 5에는, 엔진의 출력토크와 유압펌프의 흡수토크의 관계를 나타내는 특성선도가, 도 6에는, 일작업예에 있어서의 각종 지령값의 타임차트가 각각 나타내어져 있다. 또한 본 작업예에 있어서는, 토사를 굴착해 그 굴착된 토사를 버 킷(9)에 떠넣고, 붐(7)을 올리면서 상부선회체(4)를 선회시켜서 그 버킷(9) 내의 토사를 덤프트럭에 싣고, 그 후 붐(7)을 내리면서 선회해서 초기 상태로 되돌아와 1작업 사이클이 종료된다. 또, 이 작업예는, 이하의 (1)∼(3)의 전제 조건하에서 행하여지는 예이다.
전제조건:
(1) 유압셔블(1)은 정(定)위치에서 작업을 행한다.
(2) 연료 다이알(23)은 FULL 위치에 셋트되어 있다.
(3) 이코노미 모드가 선택되어 있다.
시각 t1에 있어서 작업이 개시되어, 토사의 굴착 동작이 개시된다. 여기에서, 작업개시 전 및 작업개시 직후에 있어서, 작업조건 판별부(41)는 작업조건이 작업조건(b)라고 판정한다. 따라서, 엔진(17)은 엔진 출력토크 특성라인(ELb)에 기초하여 운전됨과 아울러, 유압펌프(18)의 흡수토크 특성으로서 유압펌프 흡수토크 특성라인(PLb)이 선택된다. 여기에서, 부하가 가볍고 펌프 토출압이 낮은 사이, 엔진(17)은 그 부하의 크기에 따라 엔진 출력토크 특성라인(ELb)에 있어서의 레귤레이션 라인(Rb)의 선상에서 운전되어, 펌프 부하압이 높아짐에 따라서, 엔진 출력토크 특성라인(ELb)이 설정되었을 때에 있어서의 엔진(17)의 출력(마력)이 최대가 되는 엔진 회전수(Nb)와, 이 엔진 회전수(Nb)에 대응하는 엔진(17)의 출력토크(Tb)에 기초하여 특정되는 출력토크점(Mb)에 있어서, 엔진(17)의 출력토크와 유압펌프(18)의 흡수토크가 일치(이하, 이러한 상태를 「매칭」이라고 칭한다.)되어, 엔진(17) 의 출력 및 유압펌프(18)의 출력이 각각 억제됨으로써 총량으로서 쓸데 없는 연료소비가 저감된다.
시각 t2에 있어서 암(8) 및 버킷(9)의 조작에 관한 레버 조작의 조작량이 소정량(Sr)이상인 것이 검지되고, 그 후 시각 t3에 있어서 유압펌프(18)의 토출압력(부하압력)이 소정 압력(Pr)이상인 것이 검지되면, 시각 t3에 있어서 작업조건 판별부(41)는 작업조건이 작업조건(a)라고 판정한다. 그리고, 이 판정결과를 받아서 스로틀 지령 제어부(44)는 시각 t3에서 t4의 사이에 제2스로틀 신호를 NB로부터 NA로 점증시킴과 아울러, 동 판정결과를 받아서 제어전류 지령 제어부(43)는 시각 t3에서 t4의 사이에 제어 전류를 Ib로부터 Ia로 점감시킨다. 이것에 의해 작업조건(b)에 대응하는 엔진 출력토크 특성라인(ELb)으로부터 작업조건(a)에 대응하는 엔진 출력토크 특성라인(ELa)으로 모듈레이션이 가해져서 전환됨과 아울러, 작업조건(b)에 대응하는 유압펌프 흡수토크 특성라인(PLb)으로부터 작업조건(a)에 대응하는 유압펌프 흡수토크 특성라인(PLa)으로 모듈레이션이 가해져서 전환된다. 이 전환동작에 의해, 엔진 출력토크 특성라인(ELa)이 설정되었을 때에 있어서의 엔진(17)의 출력(마력)이 최대가 되는 엔진 회전수(Na)와, 이 엔진 회전수(Na)에 대응하는 엔진(17)의 출력토크(Ta)에 의하여 특정되는 출력토크점(Ma)에 있어서, 엔진(17)의 출력토크와 유압펌프(18)의 흡수토크가 매칭되어, 엔진(17)의 최대마력을 유효하게 유압펌프(18)가 흡수할 수 있고, 토사의 굴착 동작 및 선회·붐상승 동작을 고효율 로 행할 수 있다.
시각 t5에선회·붐상승 동작으로부터 선회·붐하강 동작으로 변화되어진 순간에 작업조건 판별부(41)는 작업조건이 작업조건(b)라고 판정한다. 그리고, 이 판정결과를 받아서 스로틀 지령 제어부(44)는 시각 t5에서 t6의 사이에 제2스로틀 신호를 NA로부터 NB에 점감시키는 동시에, 동 판정 결과를 받아서 제어전류 지령 제어부(43)은 시각 t5에서 t6의 사이에 제어전류를 Ia로부터 Ib로 점증시킨다. 이것에 의해 작업조건(a)에 대응하는 엔진 출력토크 특성라인(ELa)으로부터 작업조건(b)에 대응하는 엔진 출력토크 특성라인(ELb)으로 모듈레이션이 가해져서 전환됨과 아울러, 작업조건(a)에 대응하는 유압펌프 흡수토크 특성라인(PLa)으로부터 작업조건(b)에 대응하는 유압펌프 흡수토크 특성라인(PLb)으로 모듈레이션이 가해져서 전환된다. 이 전환동작에 의해, 출력토크점(Mb)에 있어서 엔진(17)의 출력토크와 유압펌프(18)의 흡수토크가 매칭되어, 엔진(17)의 출력 및 유압펌프(18)의 출력이 각각 억제됨으로써 총량으로서 쓸데 없는 연료소비가 저감된다.
여기에서, 시간(t4∼t5)에 있어서는, 유압펌프 제어장치(40b)에 의해 유압펌프 흡수토크 특성라인(PLa)이, 엔진 회전수의 증가/감소에 따라 유압펌프(18)의 흡수토크를 증가/감소시키는 특성라인으로 되도록 유압펌프(18)의 흡수토크가 제어됨과 아울러, 시간(t1∼t3) 및 시간(t6∼t7)에 있어서는, 유압펌프 제어장치(40b)에 의해, 유압펌프 흡수토크 특성라인(PLb)이, 엔진 회전수의 증가/감소에 따라 유압펌 프(18)의 흡수토크를 증가/감소시키는 특성라인으로 되도록 유압펌프(18)의 흡수토크가 제어된다. 또, 본 실시형태에 있어서는, 엔진(17)의 출력토크와 유압펌프(18)의 흡수토크의 매칭점이, 도 5에 나타내는 바와 같이, 각 엔진 출력토크 특성라인(ELa, ELb)에 있어서의 출력토크점(Ma, Mb)으로 설정되어 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니고, 각 출력토크점(Ma, Mb)에 대응하는 각 엔진 회전수(Na, Nb)의 근방의 엔진 회전수에 대응하는 출력토크점에 있어서 엔진(17)의 출력토크와 유압펌프(18)의 흡수토크를 매칭시켜도 좋다. 이 때, 보다 바람직하게는, 유압펌프 흡수토크 특성라인(PLa, PLb)이 다소 불균일하여도 레귤레이션(Ra, Rb)과 교차하지 않도록, 상기 각 엔진 회전수(Na, Nb)의 근방에 있어서의 저속측의 엔진 회전수에 대응하는 예를 들면 출력토크점(Ma1, Mb1)에 있어서 엔진(17)의 출력토크와 유압펌프(18)의 흡수토크를 매칭시키는 것이 좋다.
본 실시형태에 의하면, 작업조건 판별부(41)에 의해 판별되는 작업조건의 변화에 따라, 엔진 출력토크 특성라인(ELa;ELb)과 유압펌프 흡수토크 특성라인(PLa;PLb)에 의하여 결정되는 펌프 흡수마력(유압펌프(18)가 엔진(17)으로부터 흡수하는 마력)이 변화되어지므로, 작업조건의 변화에 따라 펌프 흡수마력을 최적으로 제어할 수 있고, 이것에 의해 총량으로서 쓸데 없는 연료소비를 없애서 연비를 저감할 수 있다. 또한 엔진 출력토크 특성라인(ELa;ELb)의 전환시, 및 유압펌프 흡수토크 특성라인(PLa;PLb)의 전환시에는 각각 모듈레이션이 가해지므로, 엔진 회전수의 급격한 변화나, 유압액츄에이터(20) 등에 가해지는 충격 등을 완화할 수 있 다.
또한, 본 실시형태에 있어서, 작업조건 판별부(41)에서 판별되는 작업조건이 작업조건(a)일 때에는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 이 작업조건(a)에 따른 엔진 출력토크 특성라인(ELa)이 설정됨과 아울러, 이 엔진 출력토크 특성라인(ELa)이 설정되었을 때에 있어서의 엔진(17)의 출력(마력)이 최대가 되는 엔진 회전수(Na)와, 이 엔진 회전수(Na)에 대응하는 엔진(17)의 출력토크(Ta)에 의하여 특정되는 출력토크점(Ma)에서, 엔진(17)의 출력토크와 유압펌프(18)의 흡수토크를 매칭시키는 유압펌프 흡수토크 특성라인(PLa)이 설정된다. 이것에 의해 유압펌프(18)의 제조상의 문제 등에 기인해서 유압펌프 흡수토크 특성라인(PLa)이 편차 폭(ΔQ)으로 불균일하게 되었다고 해도, 엔진 출력토크 특성라인(ELa)에 대응하는 엔진 출력 특성라인(WLa) 상에 있어서의 최대 출력점(Wa) 근방의 엔진 마력을 유압펌프(18)가 항상 흡수하게 된다. 여기에서, 유압펌프 흡수토크 특성라인(PLa)이 편차 폭(ΔQ)으로 불균일하게 되었을 때의 엔진 마력의 편차 폭(ΔPS1)과, 레귤레이션 라인(Ra) 상에 있어서 설정되는 유압펌프 흡수토크 특성라인(PLd)이 편차 폭(ΔQ)으로 불균일하게 되었을 때의 엔진 마력의 편차 폭(ΔPS11)을 비교했을 경우, 전자의 엔진 마력의 편차 폭(ΔPS1) 쪽이, 후자의 엔진 마력의 편차 폭(ΔPS11)보다 현저하게 작다. 따라서, 이 엔진 출력토크 특성라인(ELa)과 유압펌프 흡수토크 특성라인(PLa)의 관계에 의해, 작업조건(a)에 있어서 펌프 흡수마력의 편차 폭(ΔPS1)을, 레귤레이션 라인(Ra) 상에 있어서 유압펌프 흡수토크 특성라인(PLd)이 설정되어 있는 종래기술 (도 11(c) 참조)에 있어서의 펌프 흡수마력의 편차 폭(ΔPS11)과 비교해서 현저하게 억제할 수 있고, 작업성을 양호하게 유지할 수 있다. 또한 ,지금 말한 펌프 흡수마력의 편차의 억제 효과의 설명의 주지와 같은 주지에 의해, 펌프 흡수마력의 편차 폭(ΔPS1)을, 도 11(b)에 나타내어지는 종래기술에 있어서의 펌프 흡수마력의 편차 폭과 비교해서 현저하게 억제할 수 있는 것은 말할 필요도 없다.
또한 도시에 의한 설명은 생략하지만, 작업조건 판별부(41)에서 판별되는 작업조건이 작업조건(b)일 때에 설정되는 엔진 출력토크 특성라인(ELb)과 유압펌프 흡수토크 특성라인(PLb)의 관계에 의해, 상술한 펌프 흡수마력의 편차의 억제 효과와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또, 본 실시형태에 있어서, 연료 다이알(23)의 셋트 위치와 제1스로틀 신호는 선형관계에 있고, 예를 들면 연료 다이알(23)이 FULL 위치에 대하여 70%의 위치에 셋트되었을 경우에는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 포텐셔미터(23a)로부터 스로틀 지령 제어부(44)에 대하여 제1스로틀 신호로서 「Thr(70%)」가 출력된다. 이 제1스로틀 신호 「Thr(70%)」를 받아서 스로틀 지령 제어부(44)는, 엔진 컨트롤러(22)에 대하여 제2스로틀 신호로서 「NA」 및 「NB」 대신에 「NA'」 및 「NB'」를 각각 출력한다. 엔진 컨트롤러(22)는, 제2스로틀 신호 「NA'」을 받으면, 제2스로틀 신호 「NA」에 대응하는 엔진 출력토크 특성라인(ELa)에 대신해서 그 엔진 출력토크 특성라인(ELa)의 레귤레이션(Ra)보다 소정 회전수 저속측에 레귤레이션 라인(Ra')을 갖는 엔진 출력토크 특성라인(ELa')을 설정하는 한편, 제2스로틀 신호 「NB'」 를 받으면, 제2스로틀 신호 「NB」에 대응하는 엔진 출력토크 특성라인(ELb)에 대신해서 그 엔진 출력토크 특성라인(ELb)의 레귤레이션(Rb)보다 소정 회전수 저속측에 레귤레이션 라인(Rb')을 갖는 엔진 출력토크 특성라인(ELb')을 설정한다. 또한, 포텐셔미터(23a)로부터 스로틀 지령 제어부(44)를 향해서 출력된 제1스로틀 신호 「Thr(70%)」는 스로틀 지령 제어부(44) 및 작업조건 판별부(41)를 각각 지나서 펌프 흡수토크 지령 제어부(42)에 주어진다. 이 제1스로틀 신호 「Thr(70%)」를 받아서 펌프 흡수토크 지령 제어부(42)는, 유압펌프 흡수토크 특성라인(PLa) 및 유압펌프 흡수토크 특성라인(PLb) 대신에 유압펌프 흡수토크 특성라인(PLa') 및 유압펌프 흡수토크 특성라인(PLb')을 각각 설정한다. 여기에서, 상기 유압펌프 흡수토크 특성라인(PLa')은, 유압펌프 흡수토크 특성라인(PLa)이 소정 회전수 저속측으로 평행이동한 것이며, 도 8에 나타내는 바와 같이, 엔진 출력토크 특성라인(ELa')이 설정되었을 때에 있어서의 엔진(17)의 출력(마력)이 최대가 되는 엔진 회전수(Na')와, 이 엔진 회전수(Na')에 대응하는 엔진(17)의 출력토크(Ta')에 의하여 특정되는 출력토크점(Ma')에 있어서, 엔진(17)의 출력토크와 유압펌프(18)의 흡수토크를 매칭시키기 위해서, 엔진 회전수의 증감에 따라 유압펌프(18)의 흡수토크를 증감시키는 특성라인이다. 한편, 상기 유압펌프 흡수토크 특성라인(PLb')은, 유압펌프 흡수토크 특성라인(PLb)이 소정 회전수 저속측으로 평행이동한 것이며, 도 8에 나타내는 바와 같이, 엔진 출력토크 특성라인(ELb')이 설정되었을 때에 있어서의 엔진(17)의 출력(마력)이 최대가 되는 엔진 회전수(Nb')와, 이 엔진 회전수(Nb')에 대응하는 엔진(17)의 출력토크(Tb')에 의하여 특정되는 출력토크점(Mb')에 있어서, 엔진(17)의 출력토크와 유압펌프(18)의 흡수토크를 매칭시키기 위해서, 엔진 회전수의 증감 에 따라 유압펌프(18)의 흡수토크를 증감시키는 특성라인이다. 그리고, 작업조건 판별부(41)에 의해 판별되는 작업조건이 작업조건(a)일 경우에는, 출력토크점(Ma')에 있어서 엔진(17)의 출력토크와 유압펌프(18)의 흡수토크가 매칭되는 한편, 작업조건 판별부(41)에 의해 판별되는 작업조건이 작업조건(b)일 경우에는, 출력토크점(Mb')에 있어서 엔진(17)의 출력토크와 유압펌프(18)의 흡수토크가 매칭된다.
또한 본 실시형태에 있어서, 작업조건 판별부(41)에서 판별되는 작업조건이 작업조건(a)로부터 작업조건(b)로 변화되었을 때에는, 엔진(17)의 출력토크 특성라인이, 엔진 출력토크 특성라인{ELa(ELa')}으로부터 엔진 출력토크 특성라인{ELb(ELb')}으로 전환됨과 아울러, 유압펌프(18)의 흡수토크 특성라인이, 유압펌프 흡수토크 특성라인{PLa(PLa')}으로부터 유압펌프 흡수토크 특성라인{PLb(PLb')}으로 전환되지만, 이 경우, 작업조건(a)가 본 발명에 있어서의 「하나의 작업조건」에, 작업조건(b)가 본 발명에 있어서의 「다른 작업조건」에, 엔진 출력토크 특성라인{ELa(ELa')}이 본 발명에 있어서의 「하나의 엔진 출력토크 특성」에, 엔진 출력토크 특성라인{ELb(ELb')}이 본 발명에 있어서의 「다른 엔진 출력토크 특성」에, 유압펌프 흡수토크 특성라인{PLa(PLa')}이 본 발명에 있어서의 「하나의 유압펌프 흡수토크 특성」에, 유압펌프 흡수토크 특성라인{PLb(PLb')}이 본 발명에 있어서의 「다른 유압펌프 흡수토크 특성」에, 각각 댜응한다. 한편, 작업조건 판별부(41)에서 판별되는 작업조건이 작업조건(b)로부터 작업조건(a)로 변화되었을 때 에는, 엔진(17)의 출력토크 특성라인이, 엔진 출력토크 특성라인{ELb(ELb')}으로부터 엔진 출력토크 특성라인{ELa(ELa')}으로 전환됨과 아울러, 유압펌프(18)의 흡수토크 특성라인이, 유압펌프 흡수토크 특성라인{PLb(PLb')}으로부터 유압펌프 흡수토크 특성라인{PLa(PLa')}으로 전환되지만, 이 경우, 작업조건(b)가 본 발명에 있어서의 「하나의 작업조건」에, 작업조건(a)가 본 발명에 있어서의 「다른 작업조건」에, 엔진 출력토크 특성라인{ELb(ELb')}이 본 발명에 있어서의 「하나의 엔진 출력토크 특성」에, 엔진 출력토크 특성라인{ELa(ELa')}이 본 발명에 있어서의 「다른 엔진 출력토크 특성」에, 유압펌프 흡수토크 특성라인{PLb(PLb')}이 본 발명에 있어서의 「하나의 유압펌프 흡수토크 특성」에, 유압펌프 흡수토크 특성라인{PLa(PLa')}이 본 발명에 있어서의 「다른 유압펌프 흡수토크 특성」에, 각각 대응된다.
[제2실시형태]
다음에 본 발명의 제2실시형태에 대하여 설명한다. 도 9에는, 제2실시형태에 있어서의 엔진의 출력토크와 유압펌프의 흡수토크의 관계를 나타내는 특성선도가 나타내어져 있다. 또한 도 10에는, 제2실시형태에 있어서의 펌프 흡수마력의 편차의 억제 효과를 설명하는 도면이 나타내어져 있다. 본 실시형태는, 상기 제1실시형태에 대하여 엔진(17)의 출력토크 특성과 유압펌프(18)의 흡수토크 특성의 관계가 다를뿐으로 그 밖의 점에 대해서는 상기 제1실시형태와 기본적으로 같기 때문에, 이하에 있어서는 상기 제1실시형태와 다른 점을 중심으로 설명하는 것으로 한다.
본 실시형태에 있어서, 작업조건 판별부(41)에서 판별되는 작업조건이 작업 조건(a)일 때에는, 도 9 및 도 10에 나타내는 바와 같이, 이 작업조건(a)에 따른 엔진 출력토크 특성라인(ELa)이 설정된다. 또한 엔진 출력토크 특성라인(ELa)이 설정되었을 때에 있어서의 엔진(17)의 출력토크가 최대가 되는 엔진 회전수(Nf)와 엔진(17)의 출력(마력)이 최대가 되는 엔진 회전수(Na) 사이의 소정의 엔진 회전수(Ne)와, 이 소정의 엔진 회전수(Ne)에 대응하는 엔진(17)의 출력토크(Te)에 의하여 특정되는 출력토크점(Me)에 있어서, 엔진(17)의 출력토크와 유압펌프(18)의 흡수토크를 매칭시키는 유압펌프 흡수토크 특성라인(PLe)이 설정된다. 이것에 의해 엔진 출력 특성라인(WLa) 상에 있어서의 엔진 회전수(Ne)에 대응하는 엔진(17)의 출력(마력)점(We)의 엔진 마력을 유압펌프(18)가 흡수하게 된다. 여기에서, 유압펌프 흡수토크 특성라인(PLe)은 엔진 회전수의 증감에 따라 유압펌프의 흡수토크를 증감시키는 특성라인으로 된다. 따라서, 도 10에 나타내는 바와 같이, 유압펌프(18)의 제조상의 문제 등에 기인해서 유압펌프 흡수토크 특성라인(PLe)이 편차 폭(ΔQ)으로 불균해졌다고 해도, 유압펌프(18)의 흡수토크의 편차 폭(ΔT1)을, 레귤레이션 라인(Ra) 상에 있어서 유압펌프 흡수토크 특성라인(PLd)이 설정되어 있는 종래기술(도 11(c)참조)에 있어서의 유압펌프의 흡수토크의 편차 폭(ΔT11)과 비교해서 현저하게 억제할 수 있고, 그 결과, 펌프 흡수마력 편차 폭(ΔPS3)을, 종래기술에 있어서의 펌프 흡수마력의 편차 폭(ΔPS13)과 비교해서 현저하게 억제할 수 있고, 작업성을 양호하게 유지할 수 있다. 또, 지금 서술한 펌프 흡수마력의 편차의 억제효과의 설명의 주지와 같은 주지에 의해, 펌프 흡수마력의 편차 폭(ΔPS3)을, 도 11(b)에 나타내어지는 종래기술에 있어서의 펌프 흡수마력의 편차 폭과 비교해서 현저하게 억제할 수 있는 것은 말할 필요도 없다.
또한 본 실시형태에 있어서, 작업조건 판별부(41)에서 판별되는 작업조건이 작업조건(b)일 때에는, 도 9에 나타내는 바와 같이, 이 작업조건(b)에 따른 엔진 출력토크 특성라인(ELb)이 설정된다. 또한 엔진 출력토크 특성라인(ELb)이 설정되었을 때에 있어서의 엔진(17)의 출력토크가 최대가 되는 엔진 회전수(Nh)와 엔진(17)의 출력(마력)이 최대가 되는 엔진 회전수(Nb) 사이의 소정의 엔진 회전수(Ng)와, 이 소정의 엔진 회전수(Ng)에 대응하는 엔진(17)의 출력토크(Tg)에 의하여 특정되는 출력토크점(Mg)에 있어서, 엔진(17)의 출력토크와 유압펌프(18)의 흡수토크를 매칭시키는 유압펌프 흡수토크 특성라인(PLg)이 설정된다. 이 엔진 출력토크 특성라인(ELb)과 유압펌프 흡수토크 특성라인(PLg)의 관계에 의해, 상술한 펌프 흡수마력의 편차의 억제 효과와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
본 실시형태에 의하면, 상기 제1실시형태와 마찬가지로, 펌프 흡수마력의 최적화에 의해 연비의 저감을 꾀할 수 있음과 아울러, 펌프 흡수마력의 편차의 억제 효과에 의해 작업성을 양호하게 유지할 수 있다.
또, 본 실시형태에 있어서, 작업조건 판별부(41)에서 판별되는 작업조건이 작업조건(a)로부터 작업조건(b)로 변화되었을 때에는, 엔진(17)의 출력토크 특성라인이, 엔진 출력토크 특성라인(ELa)으로부터 엔진 출력토크 특성라인(ELb)으로 전 환됨과 아울러, 유압펌프(18)의 흡수토크 특성라인이, 유압펌프 흡수토크 특성라인(PLe)으로부터 유압펌프 흡수토크 특성라인(PLg)으로 전환되지만, 이 경우, 작업조건(a)가 본 발명에 있어서의 「하나의 작업조건」에, 작업조건(b)가 본 발명에 있어서의 「다른 작업조건」에, 엔진 출력토크 특성라인(ELa)이 본 발명에 있어서의 「하나의 엔진 출력토크 특성」에, 엔진 출력토크 특성라인(ELb)이 본 발명에 있어서의 「다른 엔진 출력토크 특성」에, 유압펌프 흡수토크 특성라인(PLe)이 본 발명에 있어서의 「하나의 유압펌프 흡수토크 특성」에, 유압펌프 흡수토크 특성라인(PLg)이 본 발명에 있어서의 「다른 유압펌프 흡수토크 특성」에, 각각 대응된다. 한편, 작업조건 판별부(41)에서 판별되는 작업조건이 작업조건(b)로부터 작업조건(a)로 변화되었을 때에는, 엔진(17)의 출력토크 특성라인이, 엔진 출력토크 특성라인(ELb)으로부터 엔진 출력토크 특성라인(ELa)으로 전환됨과 아울러, 유압펌프(18)의 흡수토크 특성라인이, 유압펌프 흡수토크 특성라인(PLg)으로부터 유압펌프 흡수토크 특성라인(PLe)으로 전환되지만, 이 경우, 작업조건(b)이 본 발명에 있어서의 「하나의 작업조건」에, 작업조건(a)이 본 발명에 있어서의 「다른 작업조건」에, 엔진 출력토크 특성라인(ELb)이 본 발명에 있어서의 「하나의 엔진 출력토크 특성」에, 엔진 출력토크 특성라인(ELa)이 본 발명에 있어서의 「다른 엔진 출력토크 특성」에, 유압펌프 흡수토크 특성라인(PLg)이 본 발명에 있어서의 「하나의 유압펌프 흡수토크 특성」에, 유압펌프 흡수토크 특성라인(PLe)이 본 발명에 있어서의 「다른 유압펌프 흡수토크 특성」에, 각각 대응된다.

Claims (5)

  1. 엔진과, 이 엔진에 의해 구동되는 유압펌프와, 이 유압펌프로부터 토출되는 압유에 의해 작동되는 유압액츄에이터를 구비하는 작업기계의 유압구동장치에 있어서,
    작업조건을 판별하는 작업조건 판별수단과, 상기 엔진의 출력토크를 제어하는 엔진 제어수단과, 상기 유압펌프의 흡수토크를 제어하는 유압펌프 제어수단을 설치하고,
    상기 작업조건 판별수단에서 판별되는 작업조건이 하나의 작업조건으로부터 다른 작업조건으로 변화되었을 때에, 상기 엔진 제어수단은, 상기 엔진의 출력토크 특성을, 상기 하나의 작업조건에 따른 하나의 엔진 출력토크 특성으로부터, 이 하나의 엔진 출력토크 특성에 대한 출력토크의 수준이 상이한 상기 다른 작업조건에 따른 다른 엔진 출력토크 특성으로 전환함과 아울러, 상기 유압펌프 제어수단은, 상기 유압펌프의 흡수토크 특성을, 상기 하나의 작업조건에 따른 하나의 유압펌프 흡수토크 특성으로부터 상기 다른 작업조건에 따른 다른 유압펌프 흡수토크 특성으로 전환하는 것을 특징으로 하는 작업기계의 유압구동장치.
  2. 엔진과, 이 엔진에 의해 구동되는 유압펌프와, 이 유압펌프로부터 토출되는 압유에 의해 작동되는 유압액츄에이터를 구비하는 작업기계의 유압구동장치에 있어서,
    작업조건을 판별하는 작업조건 판별수단과, 상기 엔진의 출력토크를 제어하는 엔진 제어수단과, 상기 유압펌프의 흡수토크를 제어하는 유압펌프 제어수단을 설치하고,
    상기 작업조건 판별수단에서 판별되는 작업조건이 하나의 작업조건일 때에, 상기 엔진 제어수단은, 상기 엔진의 출력토크 특성이 상기 하나의 작업조건에 따른 하나의 엔진 출력토크 특성으로 되도록 상기 엔진의 출력토크를 제어함과 아울러, 상기 유압펌프 제어수단은, 상기 유압펌프의 흡수토크 특성이 상기 하나의 엔진 출력토크 특성이 설정되었을 때에 있어서의 상기 엔진의 출력이 최대가 되는 엔진 회전수 또는 그 근방의 엔진 회전수에 대응하는 상기 엔진의 출력토크와 상기 유압펌프의 흡수토크를 일치시키는 하나의 유압펌프 흡수토크 특성으로 되도록 상기 유압펌프의 흡수토크를 제어하고,
    상기 작업조건 판별수단에서 판별되는 작업조건이 상기 하나의 작업조건과는 상이한 다른 작업조건일 때에, 상기 엔진 제어수단은, 상기 엔진의 출력토크 특성이, 상기 하나의 엔진 출력토크 특성에 대한 출력토크의 수준이 상이한 상기 다른 작업조건에 따른 다른 엔진 출력토크 특성으로 되도록 상기 엔진의 출력토크를 제어함과 아울러, 상기 유압펌프 제어수단은, 상기 유압펌프의 흡수토크 특성이, 상기 다른 엔진 출력토크 특성이 설정되었을 때에 있어서의 상기 엔진의 출력이 최대가 되는 엔진 회전수 또는 그 근방의 엔진 회전수에 대응하는 상기 엔진의 출력토크와 상기 유압펌프의 흡수토크를 일치시키는 다른 유압펌프 흡수토크 특성으로 되도록 상기 유압펌프의 흡수토크를 제어하고,
    상기 작업조건 판별수단에서 판별되는 작업조건이 상기 하나의 작업조건으로부터 상기 다른 작업조건으로 변화되었을 때에, 상기 엔진 제어수단은, 상기 엔진의 출력토크 특성을, 상기 하나의 엔진 출력토크 특성으로부터 상기 다른 엔진 출력토크 특성으로 전환함과 아울러, 상기 유압펌프 제어수단은, 상기 유압펌프의 흡수토크 특성을, 상기 하나의 유압펌프 흡수토크 특성으로부터 상기 다른 유압펌프 흡수토크 특성으로 전환하는 것을 특징으로 하는 작업기계의 유압구동장치.
  3. 엔진과, 이 엔진에 의해 구동되는 유압펌프와, 이 유압펌프로부터 토출되는 압유에 의해 작동되는 유압액츄에이터를 구비하는 작업기계의 유압구동장치에 있어서,
    작업조건을 판별하는 작업조건 판별수단과, 상기 엔진의 출력토크를 제어하는 엔진 제어수단과, 상기 유압펌프의 흡수토크를 제어하는 유압펌프 제어수단을 설치하고,
    상기 작업조건 판별수단에서 판별되는 작업조건이 하나의 작업조건일 때에, 상기 엔진 제어수단은, 상기 엔진의 출력토크 특성이 상기 하나의 작업조건에 따른 하나의 엔진 출력토크 특성으로 되도록 상기 엔진의 출력토크를 제어함과 아울러, 상기 유압펌프 제어수단은, 상기 유압펌프의 흡수토크 특성이, 상기 하나의 엔진 출력토크 특성이 설정되었을 때에 있어서의 상기 엔진의 출력토크가 최대가 되는 엔진 회전수와 상기 엔진의 출력이 최대가 되는 엔진 회전수 사이의 소정의 엔진 회전수에 대응하는 상기 엔진의 출력토크와 상기 유압펌프의 흡수토크를 일치시키고, 또한 엔진 회전수의 증감에 따라 상기 유압펌프의 흡수토크를 증감시키는 하나의 유압펌프 흡수토크 특성으로 되도록 상기 유압펌프의 흡수토크를 제어하고,
    상기 작업조건 판별수단에서 판별되는 작업조건이 상기 하나의 작업조건과는 상이한 다른 작업조건일 때에, 상기 엔진 제어수단은, 상기 엔진의 출력토크 특성이, 상기 하나의 엔진 출력토크 특성에 대한 출력토크의 수준이 상이한 상기 다른 작업조건에 따른 다른 엔진 출력토크 특성으로 되도록 상기 엔진의 출력토크를 제어함과 아울러, 상기 유압펌프 제어수단은, 상기 유압펌프의 흡수토크 특성이, 상기 다른 엔진 출력토크 특성이 설정되었을 때에 있어서의 상기 엔진의 출력토크가 최대가 되는 엔진 회전수와 상기 엔진의 출력이 최대가 되는 엔진 회전수 사이의 소정의 엔진 회전수에 대응하는 상기 엔진의 출력토크와 상기 유압펌프의 흡수토크를 일치시키고, 또한 엔진 회전수의 증감에 따라 상기 유압펌프의 흡수토크를 증감시키는 다른 유압펌프 흡수토크 특성으로 되도록 상기 유압펌프의 흡수토크를 제어하고,
    상기 작업조건 판별수단에서 판별되는 작업조건이 상기 하나의 작업조건으로부터 상기 다른 작업조건으로 변화되었을 때에, 상기 엔진 제어수단은, 상기 엔진의 출력토크 특성을, 상기 하나의 엔진 출력토크 특성으로부터 상기 다른 엔진 출력토크 특성으로 전환함과 아울러, 상기 유압펌프 제어수단은, 상기 유압펌프의 흡수토크 특성을, 상기 하나의 유압펌프 흡수토크 특성으로부터 상기 다른 유압펌프 흡수토크 특성으로 전환하는 것을 특징으로 하는 작업기계의 유압구동장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 작업조건 판별수단은, 상기 유압액츄에이터의 조작상태를 검지하는 조작상태 검지수단 또는 상기 유압펌프의 토출압을 검출하는 토출압 검출수단을 갖고, 상기 조작상태 검지수단에 의해 얻어지는 검지 결과 또는 상기 토출압 검출수단에 의해 얻어지는 검출 결과에 기초하여 작업조건을 판별하는 것을 특징으로 하는 작업기계의 유압구동장치.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 엔진 제어수단은, 상기 하나의 엔진 출력토크 특성으로부터 상기 다른 엔진 출력토크 특성으로의 전환시에, 상기 하나의 엔진 출력토크 특성을 상기 다른 엔진 출력토크 특성에 근접시키도록 점차로 변화시킴과 아울러, 상기 유압펌프 제어수단은, 상기 하나의 유압펌프 흡수토크 특성으로부터 상기 다른 유압펌프 흡수토크 특성으로의 전환시에, 상기 하나의 유압펌프 흡수토크 특성을 상기 다른 유압펌프 흡수토크 특성에 근접시키도록 점차로 변화시키는 것을 특징으로 하는 작업기계의 유압구동장치.
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